Made available in DSpace on 2015-04-30T14:05:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000467312-Texto+Completo-0.pdf: 12104060 bytes, checksum: fab068a173a82aab41a55d8875dc36ae (MD5) Previous issue date: 2015 / In this study the spatial confinement effects on the topological (mass transport and particle ejection) and chemical modifications of poly(methyl methacrylate) thin films (1<ℎ<360 nm) irradiated by swift heavy ions were systematically investigate. The surface tracks dimensions were characterized by atomic force microscopy and the results show that the surface effects are weakened when the length of the ion track is spatially confined down to few nanometers. The deviation from bulk-like behavior starts at a critical thickness ℎ1 as large as ~40 nm to the ridge volume, due to effects associated to cooperative action of excited material along the track. However, ℎ1 is much smaller for effects related to events close to the surface, such as the crater size (ℎ1~10 nm). Analytical calculations based on the pressure pulse model were carried out to investigate theoretical aspects of the ion-matter energy transfer in the transport and dissipation of the deposited energy. The results obtained from these calculations match the experimental observations. Chemical modifications were investigated by quantifying bond breaking rates, extracted by x-ray photoelectron spectroscopy. Cross sections for carbon-oxygen bonds for films under Bi irradiation are slightly smaller for thinner films, whilst for proton irradiation the values do not show substantial difference down to the smallest thickness viable for analysis (ℎ~5 nm). From these set of data it is verified that the ionic irradiation effects on polymer thin films are weakened under spatial confinement into layers with ℎ below a certain critical value ℎ1, dependent on the probed effect. Substantial difference on the surface track dimensions were not observed between the distinct substrates investigated. / Neste trabalho foram investigados sistematicamente os efeitos de confinamento espacial nas modificações topológicas (transporte de massa e ejeção de partículas) e químicas induzidas por íons pesados de alta energia (de dezenas a milhares de MeV) em filmes finos de poli(metacrilato de metila) (1< ℎ <360 nm). As dimensões dos efeitos de superfície induzidos pela irradiação foram caracterizadas por microscopia de força atômica e os resultados mostram claramente o enfraquecimento dos efeitos induzidos pela irradiação quando o comprimento da trilha é reduzido a poucos nanômetros. Desvios do comportamento observado para filmes bulk começam em uma espessura crítica ℎ1 tão grande quanto ~40 nm para o volume da protuberância, devido à redução dos efeitos de ação cooperativa de material excitado ao longo da trilha. Entretanto, ℎ1 é bem menor para efeitos relacionados a eventos próximos à superfície, como o tamanho cratera (ℎ1~10 nm). Cálculos analíticos pelo modelo do pulso de pressão foram utilizados para investigar aspectos teóricos da transferência de energia íon-material no transporte e dissipação da energia depositada. Os resultados obtidos a partir desses cálculos corroboram com observações experimentais. As modificações químicas foram investigadas através das seções de choque de quebra de ligações, extraídas por espectroscopia de fotoelétrons por raios x. As seções de choque de danos para as ligações carbonooxigênio, obtidas para irradiações com íons de Bi de 2,2 GeV, são levemente reduzidas para filmes mais finos, enquanto as seções de choque para filmes irradiados com prótons de 2 MeV não mostram diferenças significativas até a espessura mais fina acessível por análise de XPS (ℎ~5 nm). A partir desse conjunto de dados verificouse o enfraquecimento dos efeitos induzidos pela irradiação em filmes poliméricos sob confinamento espacial em camadas com ℎ abaixo de um valor crítico ℎ1, sendo ℎ1 dependente do efeito sondado. Não foram observadas diferenças significativas do efeito da espessura para diferentes substratos.

Made available in DSpace on 2015-04-30T14:05:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000467471-Texto+Parcial-0.pdf: 1098717 bytes, checksum: dc907ba7a9887333798678bb2fb41cf1 (MD5) Previous issue date: 2014 / The search for new exploratory frontiers has led to the development of a wide variety of geological sampling equipment, especially for marine environments with water depths greater than 300 meters. Maintaining the in situ conditions of these environments, particularly the pressure, provides quality to the sampling process as it prevents loss of sample elements, especially gases, during the retrieval process. In this context the device developed for this research aimed to collect fluids, particularly gases, in an automated manner from deep-water environments at depths up to 3000 meters and to maintain them under the same pressure conditions as when collected. The device is programmed at the surface and subsequently transported to the collection site, for example, with the aid of an underwater inspection remotely operated vehicle (ROV). In addition to laboratory validation, the proposed device was also tested under real sea conditions. No equivalent equipment to the device developed in this dissertation exists and it was therefore patented. / Devido à procura por novas fronteiras exploratórias, uma grande variedade de equipamentos para amostragem geológica vem sendo desenvolvidos, em especial para ambientes marinhos com profundidades superiores a 300 metros. A manutenção das condições in situ destes ambientes, notadamente a pressão, conferem qualidade ao processo de amostragem uma vez que evita a perda de elementos da amostra durante a recuperação, especialmente gases. Neste contexto o dispositivo desenvolvido nesta dissertação tem o propósito de coletar fluidos, em especial gases, de forma automatizada em ambientes subaquáticos em profundidades de até 3000 metros e mantê-los nas condições de pressão da coleta. O dispositivo é programado na superfície, sendo necessário transportá-lo até o local de trabalho, com auxílio de um veículo submarino de operação remota (ROV) de inspeção, por exemplo. Além da validação em laboratório, o dispositivo proposto foi também avaliado em condições reais de mar. Por não existir equipamento igual ao desenvolvido nesta dissertação, o mesmo foi patenteado.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000418058-Texto+Completo-0.pdf: 3636918 bytes, checksum: 2b00cb491e02e92aa17fc30e609e7d50 (MD5) Previous issue date: 2009 / Climatic changes that occurred in recent years as temperature records, hurricanes and tornados are consequence of what we call global warming, that are caused by high gases concentration, mainly CO2 and CH4, which are resultant of the fossil fuel burning, industrial processes and others. To break the catastrophic forecasts entire world scientists are searching solutions to stabilize and to lower these gases concentrations. One of the alternatives is the carbon capture and storage. This work describes the use of basalt that is a wide found rock in the south of Brazil that possesss in its chemical composition high concentrations of calcium, iron and magnesium oxides, composites that can be carbonated by CO2. It was made a crossing of maps of areas with high emissions of pollutant and areas that are Basalt rich aiming the carbon storage, as well as direct and indirect methods of mineral carbonation of the samples extracted from the selected area. The indirect carbonation consisted of the leaching of basalt samples with HCl in a concentration of 4M and posterior carbonation by CO2. Atomic absorption analyses showed that 17. 76% of magnesium and 14. 29% of calcium was leached, and 93. 85% of magnesium and 97. 06% of calcium were carbonated. The analysis of SEM-EDS showed the formation of carbonate precipitates in the sample after the indirect carbonation reaction. / As mudanças climáticas ocorridas nos últimos anos como os recordes de temperatura, furacões e tornados são conseqüência do que chamamos aquecimento global, que é causado, principalmente, pela alta concentração de gases, principalmente de CO2, CH4 que são gases resultantes da queima de combustíveis fósseis, processos industriais e outros. Para frear as previsões catastróficas, cientistas do mundo inteiro buscam soluções para estabilizar e baixar as concentrações desses gases. Uma das alternativas é a captura e armazenamento de carbono. Este trabalho descreve o uso do basalto, que é uma rocha largamente encontrada no Sul do Brasil e possui em sua composição química óxidos de cálcio, ferro e magnésio, passíveis de carbonatação por CO2. Foi realizado o cruzamento de mapas com áreas com alta emissão de poluente e com área rica em Basalto para fins de armazenamento de carbono, assim como métodos de carbonatação mineral direta e indireta de amostras de basalto coletadas da área selecionada. A carbonatação indireta consistiu na lixiviação das amostras de basalto com HCl em concentração de 4M e posterior etapa de carbonatação através de corrente CO2 gasoso. Por análise de absorção atômica chegou-se a um percentual de 17,76% de magnésio e 14,29% de cálcio lixiviado. Na reação de carbonatação obteve-se 93,85% de magnésio carbonatado e 97,06% de cálcio carbonatado. As análises de MEV-EDS mostraram a formação dos precipitados de carbonatos na amostra após a reação de carbonatação indireta.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000407306-Texto+Completo-0.pdf: 3963785 bytes, checksum: 3ea7aaad5a5a440440daf236d1209f00 (MD5) Previous issue date: 2008 / The goal of this dissertation was to fabricate and characterize prototypes of photovoltaic modules to analyze the encapsulation materials. The prototypes were submitted to salt spray corrosion tests, thermal cycle test, thermal cycle followed of humidity and freezing test, ultra-violet and solar radiation exposure (external exposure) test. These prototypes were optically and electrically characterized before and after each test. The tests follow standards of the Brazilian Labeling Program (PBE), Photovoltaic Energy Systems and Equipments, National Institute of Normalization, Metrology and Industrial Quality (INMETRO) and the 61215 standard of International Eletrotechnical Commission (IEC). In the visual inspection, 90 % of the samples presented no significant changes after the tests. Surface alterations in the glasses and delamination in the area next to the busbar bar of the solar cell were observed only after the thermal cycles and humidity and freezing tests. In the reflectance analysis of different regions of the prototypes, no delamination or discoloration processes were observed after the tests. In summary, considering the analysis of materials after the tests, no significant degradation of encapsulating materials EVA 485 Etimex and Akasol PTL 3-38/75 were detected neither reactions between EVA and anti-reflective TiO2 coating and screen-printing metal grid. Degradation of the electric characteristics of the prototypes were observed, with 60 % approval in the salt spray test, 75 % in the exposition to ultraviolet radiation test, 50 % in the external exposition test, 75 % in the thermal cycle test and 75 % in the thermal cycle followed of humidity and freezing test. Concerning edge seal, it was observed that Lohmann tape presented the best results for most tests, with exception to the external exposure test. / Esta dissertação teve como objetivo a fabricação e caracterização de protótipos de módulos fotovoltaicos para análise dos materiais utilizados no encapsulamento dos mesmos. Os protótipos foram submetidos a testes de corrosão por névoa salina, teste de ciclos térmicos, teste ciclo térmico seguido de umidade e congelamento, teste de exposição à radiação ultravioleta e a exposição à radiação solar (exposição externa). Estes protótipos foram caracterizados opticamente e eletricamente antes e após cada teste. Os testes foram realizados baseados nas normas do Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE), Sistemas e Equipamentos para Energia Fotovoltaica, Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (INMETRO) e nas normas 61215 da International Electrotechnical Commission (IEC). Na inspeção visual após os testes, 90 % das amostras não apresentaram mudanças significativas. Somente após o teste de ciclos térmicos e teste de umidade e congelamento foram observadas alterações na superfície dos vidros e delaminação em área próxima a barra coletora de uma célula solar. Na análise de refletância de diferentes regiões dos protótipos não foram evidenciados processos de delaminação ou descoloração após os testes. Concluiuse que, considerando os testes realizados, não houve degradação significativa dos materiais encapsulantes EVA Etimex 485 e filme posterior Akasol PTL 3-38/75 e tampouco reações entre EVA e filme anti-reflexo de TiO2 e metalização serigráfica. Foram observadas degradações nas características elétricas dos protótipos, com um percentual de aprovação de todos os protótipos igual a 60 % no teste de névoa salina, 75 % no teste de exposição à radiação ultravioleta, 50 % no teste de exposição externa, 75 % no teste de ciclos térmicos e 75 % no teste de ciclo térmico seguido de umidade e congelamento. Em relação ao tipo de selante utilizado nas bordas dos módulos, observou-se que aqueles selados com fita Lohmann apresentaram os melhores resultados nos testes, exceto no de exposição externa.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000439945-Texto+Completo-0.pdf: 2035621 bytes, checksum: 74dbb8f5ad2bb0c294b36e4fbd0fa10c (MD5) Previous issue date: 2012 / The national steel industry has been modernized. Indeed, its processes seek stability in the production area. The cold rolling of rebars is a process which is evolving: technological advance allows such machines, for example, reach speeds up to 17 m/s. However, high speeds bring the probability of interruptions in production. At Gerdau, the cold rolling mills are common, and one of the main reasons identified by stopping production units throughout Brazil is just a interruption in machinery because of wire rod wet by the rain water. This fact is because the lubricant and has very small particles with the passage of the wire rod wet, expands, and deposited on the cassettes - the equipment responsible for a reduction of the wire rod - locking the bearings of the rolls. The solution adopted for the removal of water from the wire rod was the installation of a system compound of a tube with bearings at the ends two nozzles spaced 120° from e ach other. In theses nozzles are hoses coupled, in turn, are connected to a centrifugal fan. The implementation of this system guaranteed, thus, the stability of the process, even on rainy days. / A siderurgia nacional vem se modernizando. Logo, seus processos buscam a estabilidade na área de produção. A laminação a frio de vergalhões é um processo que vem evoluindo: o avanço tecnológico permite a tais máquinas, por exemplo, alcançar velocidades de até 17 m/s. Entretanto, altas velocidades trazem consigo a probabilidade de interrupções na produção. Na Gerdau, os laminadores a frio são comuns, e um dos principais motivos de parada identificado pelas unidades de produção espalhadas pelo Brasil é justamente a interrupção das máquinas em virtude de fio máquina molhado pela água da chuva. Tal fato se dá porque o lubrificante possui partículas muito pequenas e, com a passagem do fio máquina molhado, se expande, e com o arraste, se aglomera sobre os cassetes – equipamentos responsáveis pela redução da área do fio máquina – trancando os rolamentos dos rolos laminadores. A solução adotada para a retirada da água do fio máquina foi a instalação de um sistema composto por um tubo com mancais nas pontas mais dois bicos distanciados 120º um do outro. Nesses bicos estão acopladas mangueiras que, por sua vez, estão conectadas a um ventilador centrífugo. A implantação desse sistema garantiu, dessa forma, a estabilidade do processo, mesmo em dias chuvosos.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:53:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000393356-Texto+Completo-0.pdf: 3379386 bytes, checksum: bad8f06e377a810f014c94a0e2d3e258 (MD5) Previous issue date: 2007 / lons of different atomic number and with energies between 1 to 2200 MeV were used to bombard at low fluences, vitreous Si02 films thermally grown onto Si wafers. After the irradiation, the films were etched in aqueous HF solutions, producing conical holes, with openings that varied from 30 to ≈150 nm. The films were imaged by atomic force microscopy and transmission electron microscopy. The diameter of the conical cavities, the cone angle, and the size dispersion were determined as a function of the stopping power (dE/dx), for a fixed etching condition. The cavities are observed in the irradiated samples, only when the eletronic stopping power (dê/dx), is larger than 200 eV/Å. This threshold is independent of the value of the nuclear stopping power of the incident ion. lnitially, for low energies in the threshold regime, the pores have ill-define contours and a distribution relatively large size distribution (15 - 20%). With increasing eletronic stopping power, the pores increasing size until a saturation value is reached. The cone angle and hole size dispersion strongly in a narrow band of dE/dX (between 250 - 400 eV/Å). In this transition region, the half cone angle changed from ≈ 85° to 20°, and the dispersion of the hole size decrease from ≈20% to 4%. For (dE/dX) ≥450 eV/Å, the variation of the cavities diameter, cone angle and size dispersion are srnall, indicating that the damage tracks are continuous and the similar sizes in this regime. The evolution of the form and size of the cavities with stopping power is associated with the modifications in the damage structure along the ion tracks that changes from discontinuous to continuous with increase stopping powers. At low energies, defect clusters are not formed and the damage tracks are not etchable. At intermediate energies, fluctuations in the energy deposition occur, resulting in the formation of discontinuous tracks and a large size dispersion of the processed cavities. Calculations based on the thermal spike model reproduced satisfactorily the values found for (dE/dx)thresholdif, the formation of a melt zone throughout the ion tracks is used as the criterion for the production of an etchable track. The reflectance of the nanostructure Si02/Si layers was investigated in the spectral region of 350 - 1300 nm. Preliminary results indicated that the reflectances of the porous layers are smaller than the unprocessed Si02 films, reaching values dose to 15%. / Íons de diferentes números atômicos e com energias entre 1 e 2200 MeV foram usados para bombardear em fluências baixas, filmes de SiO2 crescidos termicamente sobre substrato de silício. Após a irradiação, os filmes foram submetidos a um ataque químico em solução aquosa de HF, produzindo buracos cônicos nesses filmes, com abertura que variaram de poucos nanômetros até ≈150 nm. Os filmes foram analisados sobre microscopia de força atômica e microscopia eletrônica de transmissão. O diâmetro das cavidades cônicas, o ângulo de cone, e a dispersão foram determinados em função da energia depositada pelos íons por unidade de comprimento (dE/dx) para uma condição de ataque fixa. As cavidades são observadas nas amostras irradiadas, apenas quando o poder de freamento eletrônico (dE/dx)e é maior que 200 e V/Å. Este limiar independe do valor do poder de freamento nuclear (dE/dx)n dos íons incidentes. Inicialmente, para energias baixas na zona do limiar, os poros têm contornos pouco definidos e uma distribuição de tamanhos relativamente grande (15 - 20%). Com o aumento do poder de freamento eletrônico, os poros aumentam de tamanho até um valor de saturação. O ângulo de cone dos poros e a distribuição de tamanhos modificam-se fortemente numa estreita faixa de dE/dx (entre 250 - 400 eV/Å). Nessa região de transição, o ângulo de abertura dos cones passa de ≈85º para 20º, e a dispersão de tamanhos baixa de ≈20% para 4%. Para (dE/dx)e ≥ 450 eV/Å a variação no tamanho, ângulo de cone e dispersão das cavidades é pequena, indicando que nesse regime as trilhas de danos são contínuas e de igual tamanho. A evolução da forma e tamanho das cavidades com o poder de freamento, esta associada com as modificações na estrutura de danos ao longo das trilhas iônicas, que passa de descontínua para contínua com o aumento do poder de freamento. Em baixas energias, aglomerados de defeitos são pouco prováveis e a trilha de danos não é revelável (isto é, não gera poro). Em energias intermediárias, flutuações na deposição de energia ocorrem, resultando na formação de trilhas descontínuas e uma alta dispersão de tamanhos nas cavidades processadas. Cálculos baseados no modelo "thermal spike" reproduziram satisfatoriamente os valores encontrados para os (dE/dx)limiar, se a formação de uma zona fundida ao longo da trilha iônica é usada como critério de produção de trilhas reveláveis. As propriedades refletoras das camadas de SiO2/Si nanoestruturadas por bombardeio iônico foram investigadas na região espectral de 350 - 1300 nm. Resultados preliminares indicam valores de refletância menores que as camadas sem poros e próximos de 15%.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000413402-Texto+Completo-0.pdf: 2458200 bytes, checksum: ce9298755d819e0d071877d9d5b86560 (MD5) Previous issue date: 2009 / This work presents a study on the chemical recycling of poly (ethylene terephthalate) (PET) post-consumer through the synthesis of new aliphatic-aromatic copolyester obtained from the bulk polymerization at high temperature (240 °C) of poly (acid Llactic acid) with post-consumer PET in different weight proportions. After the synthesis and characterization of copolymers it was carried out the degradation process in prepared soil using the standards of ASTM G160 International. Through the NMR and IR spectra it was possible to confirm the formation of copolymers. It was evidenced by DSC, TGA and SEM analysis that the copolymers that have lower levels of PET degrade easily and have less thermal stability. However, we can observe that the chemical recycling of PET is an important method to help solving the environmental impact caused by the accumulation of this material that has good mechanical properties, high chemical resistance allied with high production. / Este trabalho apresenta um estudo sobre a reciclagem química do poli(tereftalato de etileno) (PET) pós-consumo através da síntese de novos copoliésteres alifáticoaromáticos obtidos a partir da polimerização em massa, em altas temperatura (240 ºC), do poli(ácido L-láctico) com o PET pós-consumo em diferentes proporções em massa. Após a síntese e caracterização dos copolímeros realizou-se o processo de degradação em solo preparado pelas normas da ASTM G160 International. Através dos espectros de RMN 1H e FTIR foi possível confirmar a formação dos copolímeros. Também, foi evidenciado pelos dados de DSC, TGA e MEV que os copolímeros que possuem menor teor de PET degradam com mais facilidade e possuem menor estabilidade térmica. Contudo, podemos observar que esta reciclagem química do PET é um método importante para ajudar na resolução do impacto ambiental gerado pelo acúmulo deste material, que possui boas propriedades mecânicas, alta resistência química aliada à alta produção.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000446087-Texto+Completo-0.pdf: 2601196 bytes, checksum: 9b517c13bef691d2323945d0aa6cf768 (MD5) Previous issue date: 2013 / The goal of this work was to develop solar cells with aluminum back surface field by using the aluminum paste PV 381. Specifically, the influence of the metallization process on the rear was evaluated, the firing temperature of the metallization pastes and diffusion of Al was experimentally optimized, solar cells with phosphorus diffusied on the front face and on both sides were compared, the effect of passivation in the region of the back surface field and the surface density of the Al paste deposited on the back surface field were evaluated. Cells processed with phosphorus diffusion on both sides and rear metallization with busbars deposited before the deposition of the paste Al on all surface with exception of the regions with the busbars presented the best results. The best cell with an efficiency of 13. 6 % was processed with temperature for drying the paste of Ag and Al of 300 ° C and 270 ° C respectively. The belt speed during the firing of the pastes affects slightly the efficiency of the devices. The initial minority carrier lifetime increased of 30 μs to 120 μs, after diffusion of phosphorus and remained at the value of about 200 μs after drying and firing the three metallization pastes. For solar cells with only diffusion of phosphorus on the front face, the silicon dioxide passivation on rear face reduced the efficiency. The best average efficiency of 15 % was obtained with aluminum diffusion/firing at 840 °C and 870 °C in devices with two layers of Al paste. Electrical parameters of the best solar cell were: Voc = 592 mV, Jsc = 33. 5 mA/cm2, FF = 0. 76 and efficiency of the 15. 1 %. In this case, the average minority carrier diffusion length was of 1280 μm. / O objetivo deste trabalho foi desenvolver células solares com campo retrodifusor de alumínio, a partir da pasta de alumínio PV 381. Especificamente, avaliou-se a influência da metalização na face posterior, otimizou-se experimentalmente a temperatura de queima das pastas de metalização e da difusão de Al, compararam-se células solares com difusão de fósforo na face frontal e em ambas as faces, avaliou-se a influência da passivação na região do campo retrodifusor e da densidade superficial da pasta de Al que forma o campo retrodifusor. As células processadas com difusão de fósforo em ambas as faces e metalização posterior com barras coletoras depositadas antes da pasta de Al depositada em toda a superfície com exceção das regiões com as barras coletoras apresentaram os melhores resultados. A melhor célula, com eficiência de 13,6 %, foi processada com a temperatura para a secagem da pasta de Ag e de Al de 300 °C e de 270 °C, respectivamente. Constatou-se que a velocidade da esteira nos processos de queima das pastas metálicas praticamente não afetou a eficiência dos dispositivos. O tempo de vida dos portadores de carga minoritários inicial de 30 μs aumentou para 120 μs, após a difusão de fósforo e permaneceu com o valor de aproximadamente 200 μs após a secagem e queima das três pastas metálicas. Para células solares com difusão de fósforo somente na face frontal, a passivação com dióxido de silício na face posterior piorou a eficiência. A melhor eficiência média, de 15 %, foi obtida com a temperatura de queima/difusão de 840 °C e 870 °C, em dispositivos com duas camadas de pasta de Al. Os parâmetros elétricos da melhor célula solar foram: Voc = 592 mV, Jsc = 33,5 mA/cm2, FF = 0,76 e eficiência de 15,1 %. Neste caso, o comprimento de difusão dos portadores de carga minoritários médio foi de 1280 μm.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000384224-Texto+Completo-0.pdf: 10046460 bytes, checksum: 1e0f6b329140d03ad3c7c7a4f67be55e (MD5) Previous issue date: 2006 / The direct conversion of solar energy into electric power using solar cells have been taking place to solve problems related to energy demand. High efficiency industrial solar cells made on silicon wafer have n+pp+ structure and they can be used as bifacial cells when bulk lifetime is high. This way, with the same material, cells can produce higher power when it is associated to PV concentrators. The aim of this work was to implement and optimize a process to fabricate bifacial solar cells by using rapid thermal furnaces and screen-printing. We have optimized, by simulation, devices of 4 cm2 with different surface dopant concentration and junction depth taking into account the surface recombination velocity and the series resistance. We found out that efficiencies of around 15,6 % and 15,5 % can be obtained for n+ and p+ illumination, respectively. Phosphorous and boron were carried out in a only rapid thermal step. The parameters of best thermal step were investigated by using sheet resistance and minority carrier lifetime measurements. The optimum thermal step has to be made at peak temperature of 850 °C during 1 minute resulting in sheet resistance of 35 Ω/߷ and minority carrier lifetime of 80 μs. Screen-printing was implemented and firing parameters were optimized. Best efficiencies have been achieved when pastes were dried at 150 °C for one minute of processing and fired at 950 °C during one minute too. Although the metal deposition was optimized, high series resistance has been observed in I-V characteristics of the solar cells that we attribute to contact resistance. Best device reached efficiency of 10,2 % (JSC of 30,3 mA/cm2) for n+ illumination and 2,4 % for p+ illumination. / A conversão direta de energia solar em eletricidade utilizando células solares vem se destacando como uma das alternativas para solucionar os problemas atuais e futuros da demanda energética. Células solares industriais de alta eficiência fabricadas sobre lâminas de silício com a estrutura n+pp+ podem ser bifaciais quando o tempo de vida dos portadores minoritários no volume é elevado. Desta forma, com a mesma quantidade de material, a célula pode produzir mais potência elétrica, principalmente quando associadas a concentradores fotovoltaicos. O objetivo deste trabalho foi implementar e otimizar um processo para fabricação de células solares bifaciais utilizando fornos de processamento térmico rápido e metalização serigráfica. Foram otimizados, por meio de simulação, dispositivos de 4 cm² com diferentes concentrações de dopante em superfície e profundidades de junção, levando em consideração a velocidade de recombinação em superfície e a resistência série. Foram obtidas eficiências de 15,6 % e 15,5 % para iluminação nas faces n+ e p+, respectivamente. O fósforo e o boro foram difundidos em um único passo térmico. Os melhores parâmetros térmicos (tempo, temperatura e gases) foram investigados por meio da medida da resistência de folha e do tempo de vida dos portadores minoritários. O passo térmico ótimo deve ser realizado à temperatura de 850 °C durante 1 minuto, resultando na resistência de folha de 35 Ω⁄□ e tempo de vida dos portadores minoritários de 80 μs. A serigrafia foi implementada e os parâmetros de recozimento das pastas foram otimizados. As melhores eficiências foram alcançadas quando as pastas foram secas a 150 °C durante um minuto de VIII processamento e recozidas a 950 °C também durante um minuto. Embora a deposição do metal tenha sido otimizada, altas resistências série foram observadas nas características I-V das células solares, que são atribuídas à resistência de contato. O melhor dispositivo apresentou a eficiência de 10,2 % (JSC de 30,3 mA/cm2) para iluminação pela face n+ e de 2,4 % pela face p+.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000425607-Texto+Completo-0.pdf: 2100266 bytes, checksum: 47abd16f31901fc2e17fb2ec6ffc9b6b (MD5) Previous issue date: 2010 / The current mitigation cenario of the CO2 emissions is based on the most efficient energy use, the substitution of fossil fuels by renewable sources, and also the exploration of technologies for carbon separation and storage. This includes carbon capture through ionic liquids in industrial processes of CO2 separation from gas flows. The ionic liquids (ILs) are composed by organic or inorganic cations and anions, usually liquid at room temperature. They are a class of materiais with excellent perspective for carbon dioxide capture application, and an alternative to mitigate the increasing concentration of CO2 in the atmosphere. This study aimed to synthesize and characterize ILs and evaluate the CO2 solubility in these materiais. The ionic liquids synthesis, formed by butilmetilimidazol [bmim]+ cation and different anions: [BF4]- [PF6]- and [CF3C02]- presented reaction yields above 75%. The products characterization, by techniques such as IR, 1H-NMR and DSC revealed the chemical structure and thermal stability. The CO2 solubility measurements were determined by two methods: using a thermogravimetric microbalance and with an equilibrium cell with sapphire windows. These tests at 25°C and 25 bar, obtained for the [bmim][BF 4] in equilibrium cell xC02 = 0,28 and in PTGA xC02 = 0,25 and the Henry's constant values of 50,37 bar e 29,52 bar, respectively, demonstrating to be compatible with the literature and applied in CO2 absorption processes, so the ILs can be considered as candidates to carbon capture solvents. / A visão atual de mitigação do aumento da concentração de CO2 baseia-se no uso mais eficiente da energia ou na substituição de combustíveis fósseis por fontes renováveis e, ainda, na exploração de tecnologias para a separação e o armazenamento de carbono. Esta inclui a captura de carbono através do uso de líquidos iônicos em processos industriais de separação de CO2 de correntes gasosas. Os líquidos iônicos (LIs) são formados por cátions e ânions orgânicos ou inorgânicos, comumente líquidos à temperatura ambiente. Constituem uma classe de materiais com excelentes perspectivas de aplicação para captura de dióxido de carbono, sendo uma alternativa à mitigação do aumento da concentração de CO2 na atmosfera. Este trabalho teve como objetivos sintetizar e caracterizar LIs e verificar a solubilidade de CO2 nestes materiais. As sínteses dos LIs, formados pelo cátion butilmetilimidazol [bmim]+ e os diferentes ânions: [BF4]-, [PF6]- e [CF3CO2]-, apresentaram rendimentos reacionais acima de 75 %. A caracterização destes produtos, por técnicas de IV, RMN-1H e DSC, revelou a estrutura química e a estabilidade térmica. As medidas de solubilidade de CO2 foram determinadas por dois métodos: um empregando uma microbalança termogravimétrica e outro uma célula de equilíbrio com janelas de safira. Nestes ensaios a 25 °C e 25 bar, obtevese para o [bmim][BF4] na célula de equilíbrio xCO2 = 0,28 e na PTGA xCO2 = 0,25 e os valores da constante de Henry de, 50,37 bar e 29,52 bar, respectivamente, demonstrando estarem compatíveis com a literatura e aplicados para processos de absorção de CO2, assim, os líquidos iônicos podem ser considerados como candidatos a serem solventes para captura de carbono.